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网联环境车辆跟驰行为建模及纵向协调控制研究
| 论文题名： | 网联环境车辆跟驰行为建模及纵向协调控制研究 |
| 关键词： | 智能网联汽车;跟驰行为;纵向协调控制;主从博弈;模型预测控制 |
| 摘要： | 智能网联和自动驾驶等技术的迅速发展促进了人-车-路-环境之间的多维度融合，驾驶人、车辆、车群之间的交互关系发生根本性转变，智能网联汽车和人工驾驶车辆呈现混行共存的状况。网联环境下车辆的跟驰行为及其纵向控制问题，涉及道路交通安全运行和交通流总体稳定。因此，深入开展网联环境下车辆跟驰行为建模及纵向协调控制的研究具有重要的理论价值和实际意义。 首先，考虑驾驶人反应时滞的特性，建立了基于驾驶人反应时滞的传统车辆跟驰模型，通过NGSIM数据集对所建模型参数进行标定，并与其他跟驰模型进行对比。运用李雅普诺夫稳定性分析方法对模型稳定性进行分析，得到模型的稳定域。通过MATLAB进行数值仿真，分析所建模型对车流稳定性的影响。 其次，考虑网联自动驾驶车辆跟驰过程中避免了驾驶人反应时滞的问题，且能够获取前车运行信息进行控制运行，建立了基于前车信息反馈的车辆跟驰模型。运用传递函数对模型稳定性进行分析，得到了前车信息反馈下的跟驰模型稳定解。通过MATLAB进行数值仿真，分析所建网联车跟驰模型对交通流稳定性的影响。 然后，考虑网联环境下网联车与网联车存在通信延迟或丢包的问题，构建了一个基于主从博弈的网联车跟驰决策模型。通过设计速度收益、安全车距收益以及驾驶风格收益，显式地构建了车辆跟驰博弈中的目标收益函数。通过证明主从博弈模型均衡解的存在性从而验证了跟驰决策模型的稳定性，进一步地给出了跟驰决策模型的求解方法和跟驰决策流程。 最后，通过根据所建模型的不同跟驰特性，提出了一种基于模型预测控制的网联车流簇纵向协调控制策略。该策略基于所建跟驰模型中人工驾驶车辆与智能网联汽车、智能网联汽车与智能网联汽车的跟驰特性设计MPC控制器，仿真分析车流簇的加速度、速度和位置。结果表明考虑不同车辆特性所设计的网联车流簇纵向协调控制策略可实现网联车流簇柔性跟驰。 |
| 作者： | 洪家乐 |
| 专业： | 交通运输工程 |
| 导师： | 曲大义;马晓龙 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 青岛理工大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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